Tippek a megfelelő antenna kiválasztáshoz

1. Határozza meg igényeit

Kezdje el az antenna mechanikai jellemzőivel. Az antenna kiválasztásának legelső lépéseként meg kell határozni, hogy milyen szerelési mód felel meg az alkalmazás követelményeinek.
A legoptimálisabb antenna kiválasztásakor tisztában kell lenni azzal, hogy az antennát:

• beépíti, például egy mobil eszközbe, vagy
• külső antennaként használja, tehát megfelelő házra is gondolni kell, ami megvédi az antennát a külső környezeti hatásoktól, és a telepítés során is biztonságot nyújt.

A 2J Antenna széles kínálata számos beltéri és kültéri típust, valamint egyedi és kombinált antennákat sorakoztat fel.

Beépített egyedi és kombinált antennák szerelési típusai

• RUGALMAS RAGASZTÁS (ADHESIVE MOUNT FLEXIBLE)
  Kisméretű antennák, egyenetlen felületre történő rugalmas telepítéssel.

• MEREV RAGASZTÁS (ADHESIVE MOUNT RIGID)
  Az ipari minőségű kétoldalas ragasztószalag ideális sík felületre történő telepítéshez.

• SMT FELÜLETSZERELÉS – KERÁMIA ANTENNÁK (SURFACE MOUNT CERAMIC)
  A kiváló minőségű kerámiának köszönhetően ez a szerelési mód számos környezetbe megfelelő, és kompatibilis a felületi rögzítési technikával (SMT), amely lehetővé teszi a PCB-k kis eszközökbe való egyszerű beültetését.
  
  
• ÜVEGSZÁLAS FELÜLETSZERELÉS (SURFACE MOUNT FIBERGLASS)
  Ez a szerelési típus kisebb antennákhoz alkalmazható, miközben költséghatékony megoldásokat kínál az eszköztervezők számára, és kompatibilis az SMT-telepítéssel.
  
  
• THT FURATSZERELÉS - KERÁMIA ANTENNÁK (THRU-HOLE MOUNT CERAMIC)
  A furaton keresztül történő rögzítés általában az antenna közepén valósul meg, ezzel is gondoskodva a biztonságról az eszközön belüli integráció során.

• SNAP-IN SZERELÉS (SNAP-IN MOUNT MODULE)
  Rögzíti az antennát a megfelelő helyen, megakadályozza a nem kívánatos forgást, valamint felgyorsítja az antenna telepítését és cseréjét.

• CSAVAROS SZERELÉS (SCREW MOUNT MODULE)
  Távtartókra szerelhető moduláris antennák.
  
  

Külső egyedi és kombinált antennák szerelési típusai

• CSATLAKOZÓRA VALÓ RÖGZÍTÉS(CONNECTOR MOUNT)
  Antennákhoz, amelyek közvetlen PCB-szerelési megoldást igényelnek az eszközökön.
  
  
• RAGASZTÓS RÖGZÍTÉS (ADHESIVE MOUNT )
  Az ipari ragasztó használata ideális megoldás a gyors telepítéshez.
  
  
• CSAVAROS RÖGZÍTÉS (SCREW MOUNT)
  Biztonságos és tartós telepítés szélsőséges kültéri körülmények között is.
  
  
• MÁGNESES RÖGZÍTÉS(MAGNETIC MOUNT)
  Az előnye az átmeneti telepítés rugalmassága, ugyanakkor kellően erős kapcsolatot biztosít állandó telepítéshez.
  
  
• FALRA VALÓ RÖGZÍTÉS (WALL MOUNT)
  Alkalmas beltéri vagy kültéri telepítéshez.
  
  
• OSZLOPRA VALÓ RÖGZÍTÉS(POLE MOUNT)
  Ideális tengeri alkalmazásokhoz vagy fémszerkezetekhez.
  
  
• MÁGNESES VAGY RAGASZTÓS RÖGZÍTÉS(MAGNETIC/ADHESIVE MOUNT)
  Mágneses vagy ragasztott rögzítés kültéri telepítéshez, nem mágneses fémfelületekhez alkalmas.
  
  
• FALRA SZERELÉS / RAGASZTÁS (WALL/ADHESIVE MOUNT)
  Ragasztó általi falra szerelést biztosít, épületek falára való rögzítéshez is megfelelő.
  
  
• TÉPŐZÁRAS RÖGZÍTÉS / RAGASZTÁS (VELCRO/ADHESIVE MOUNT)
  A tépőzár tökéletes megoldást kínál az ideiglenesen használt antennákhoz.
  
  

Frekvencia és hullámhossz
Az eszköz számára kijelölt vezeték nélküli sávot frekvenciába adjuk meg. Az antennákat úgy tervezték, hogy egy adott frekvenciasávban működjenek.

Például, ha egy eszközt a B17-es (700 MHz) sáv használatára állítanak be, akkor az adott antennának 704 és 746MHz közötti frekvenciasávban kell működnie

A hullámhossz (lambda) a rádióhullámok által egy ciklus alatt megtett távolság. Ha az antenna hullámhossza pontosan lambda/4, akkor az antenna a legjobb hatékonysággal és a legmagasabb jelminőséggel dolgozik.

A negyed hullámhossz a következő képlet szerint fejezhető ki:
Quarter Wavelength(mm) = (75/ Freq_MHz)*1,000

MEGJEGYZÉS: Az ISM sávban működő eszközöknél rendkívül előnyösen használhatók a 4G/LTE alkalmazásokhoz vagy 2G/3G frekvenciasávokhoz tervezett antennák. A 4G/LTE a 698-960MHz és a 824-960MHz tartományú 2G/3G frekvenciatartományban működik, ami pontosan megegyezik az ISM sáv 868MHz (EMEA) vagy 915MHz (USA és Ázsia) frekvenciájával.

A megfelelő kompatibilitás biztosítása érdekében kérjük, vegye fel a kapcsolatot értékesítési osztályunkkal, és igényeljen részletesebb elemzést.

1. ábra: Példák 1/4 hullámhosszra; Frekvencia/hossz diagram

Szabványok & sávok
Termékkínálatunkban olyan 2J antennákat talál, amelyek számos globális szabványnak megfelelnek. Például a 4G LTE antennák kompatibilisek a Cat-M, Cat-X, Cat-NB, NB-IoT, valamint a SigFox és a LoRa, más néven LPWA sávokkal. Ugyanez az analógia alkalmazható más frekvenciákra is. Például a SigFox vagy a LoRa esetén a 2,4 GHz-es sávban WIFI antennák használhatók.

A GNSS antennák előszűrővel (pre-filter), középszűrővel (mid-filter) vagy szűrő nélküli (no-filter) változatban kaphatók, hogy megfeleljenek az ügyfelek eltérő igényeinek. Az előszűrő a legnagyobb tartósságot és a legjobb vételt kínálja, ezért az összes GNSS antennánál alapfelszereltségnek számít. Fontos összehasonlítani az aktív GNSS antennák nyereségét és zaját is.

A 2J antennáinak szabványai:

• 5GNR/4GLTE/FirstNet/CBRS/LPWA/3G/2G
• 4GLTE/FirstNet/NB-IoT/Cat-X-Mx-NBx/LPWA
• 3G/2G
• 2.4-5.0GHz WiFi/Bluetooth/ISM
• IRIDIUM
• GPS/GLONASS/BeiDou/QZSS/Galileo
• 433/868/915MHz/LPWA/Sigfox/LoRa /RFID/ZigBee/ISM
• TETRA/UHF/PMR/LMR
• 169MHz/ERMES/VHF
• DECAWAVE
• DSRC/C-V2X
• ORBCOMM 
• AIS
• DAB
• HDTV/DVBT
• AM/FM 

2. ábra: A frekvenciasávok grafikonja

2. Fogalomtár

A választás megkönnyítésének érdekében kiemeltünk néhány kulcsfontosságú paramétert, amelyekre érdemes figyelmet fordítani. Az alábbi jellemzőket ajánlott figyelembe venni, hogy a lehető legjobb teljesítményt kapjuk. Ön milyen mértékben ismeri a tesztelés és mérés során alkalmazott paramétereket?

Tesztelési körülmények
Az antennákat ellenőrzött környezetben tesztelik, szigorúan meghatározott feltételek mellett. A tesztelési paraméterek és módszerek gyártónként változhatnak. Ezeket a mérési feltételeket nyilvánosságra kell hozni. Az antenna elhelyezkedése és az antennát körülvevő anyagok jelentős hatással lehetnek a mérési eredményekre. Például, ha csavarral fémfelületre rögzítendő antennáról van szó, akkor azt fémfelületen kell tesztelni, mert ha szabad térben tesztelnék, akkor a mért adatok torzulhatnának.

A 2J Antennas mindig közzéteszi a teljes mérési feltételeket annak érdekében, hogy ügyfeleik a lehető legpontosabb adatokat kapják, és ezáltal az antenna eszközön belüli integrációja sikeres lesz.
Annak érdekében, hogy a számos gyártó kínálata között megtalálja a megfelelő típust, azt javasoljuk, hogy a tesztekhez használjon kiváló minőségű szabványos hosszúságú kábelt az antenna teljesítménymérési eredményeinek optimalizálása érdekében.
A tesztelés során semmilyen változtatást nem előnyös végezni, például rövidebb kábel használata, vagy a kábel elhagyása. Ez pontatlan hatékonyságot, csúcs- és átlagos nyereség-eredményeket okoz.

Visszaverődési veszteség (RL)
A visszaverődési veszteséget (RL) decibelben (dB) mérjük, és az eszközről antennára átvitt energia mennyiségét fejezi ki. Minél alacsonyabb az átvitt és visszatükrözött energia aránya, annál jobb az antenna minősége. 50 Ohm-os rendszer esetén legalább -5dB vagy annál kisebb érték ajánlott. Ezzel a paraméterrel nagymértékben megjósolható az antenna teljesítménye azon frekvenciasávokban, amelyekre szánták.

Voltage Standing Wave Ratio (VSWR)
A feszültség állandó hullámaránya (VSWR) egy újabb paraméter, amely szintén az eszközről antennára közvetített energia mennyiségét fejezi ki, de eltérő matematikai skálával, mint a visszaverődési veszteség.
Minél közelebb áll ez az érték az 1-hez, annál jobb. Az ajánlott maximális VSWR érték 3,5. Az RL és a VSWR kapcsolatáról, valamint az egyéb RF paraméterekről és értékekről az alábbi táblázatban olvashat.

1. táblázat: Az RL és a VSWR közötti összefüggés, és egyéb RF paraméterek.

Hatékonyság
Az antenna hatékonysága (sugárzási hatékonyság) az elektromos hatékonyság mértéke, amelynél a rádióantenna a fogadott rádiófrekvencia-teljesítményt sugárzott energiává alakítja. Más szóval, hogy az antenna az energia hány százalékát tudja leadni a környezetének.
(100% - valamennyi energia sugárzásra kerül, 50% - az energia fele, az ajánlott minimális érték 25%, de bizonyos esetekben 10% is lehet. Ugyanakkor természetesen minél magasabb, annál jobb.)

Csúcsnyereség (Peak gain)
A mobil kommunikáció legfontosabb paramétere az antenna hatékonysága, amelyet a maximális nyereség követ.
Egy adott antenna nyeresége az antenna azon képessége, hogy a rádiófrekvencia-energiát egy adott irányba vagy mintába irányítsa vagy koncentrálja. Ezt általában dBi-ben (Decibels relative to an isotropic radiator) mérik. A hatékonyság megmutatja, hogy mennyi energiát bocsát ki az antenna minden irányba, míg a csúcsnyereség csupán egyetlen irányra vonatkozó adat.
Rögzített antennák esetén a maximális nyereség a legfontosabb paraméter, mivel az összes energiát egy irányba kell koncentrálni.

Ez az érték a sugárzási spektrum egy pontján található, amely a minta maximális pontja a 3D térben.

Átlagos nyereség (Average Gain)
A hatékonysághoz hasonlóan az átlagos nyereséget más matematikai skálával (dB) fejezik ki, és az eltérési veszteségeket fejezi ki. 100% 0 dB, ami a maximális sugárzott energia, 50% -3 dB, ami a sugárzott energia fele, stb.

A hatékonyság és az átlagos nyereség közötti kapcsolatot az alábbi táblázat tartalmazza:

  2. táblázat: Hatékonyság / Átlagos nyereség

Sugárzási minták (Radiation Patterns)
Az antenna sugárzási mintázata az antenna által továbbított rádióhullámok erőssége, különböző irányokban és szögekben haladva.

A körsugárzó antennák 360 fokos fánk alakú sugárzási mintázatot követnek, és minden irányban egyenletesen sugároznak, valamint ideális az azonos síkon és mindkét oldalon elhelyezett eszközök csatlakoztatására.
A hemiszférikus antennák a hemiszférába sugároznak (a tér felébe).
Az iránysugárzó antennák egy meghatározott irányba bocsátanak ki energiát, amely nagyobb átviteli távolságot eredményez, kevesebb zavarral.

A képen látható az energia sugárzása a levegőben három- vagy kétdimenziós változatban. A 2D grafikonmintázatban a vízszintes és a függőleges síkok láthatók.

3. ábra: Sugárzási minták, 3D és 2D grafikon

Polarizáció
A polarizáció az elektromágneses hullám elektromos mezejének iránya. A két leggyakoribb polarizáció egyenes és kör alakú.
Lineáris polarizáció esetén az elektromos mezővektor ugyanabban a síkban marad, míg a kör alakúnál az elektromos mezővektor körkörös mozgással forog, és egy RF ciklus alatt végrehajt egy fordulatot. Ez a forgás lehet RHCP (jobb oldali) vagy LHCP (bal oldali kör alakú polarizáció).

3.Általános információk / Leírás

Ellensúly, földelősík (Ground plane)
A földelősík olyan elektromosan vezető felület vagy talajfelület, amely vezetőként működik, és visszaveri az antenna által kibocsátott rádióhullámokat. A földelősík alakja, mérete és minimálisan szükséges területe fontos szerepet játszanak a sugárzási jellemzők és az antennaerősség meghatározásában.

A 2J antennák kínálatában találunk ellensúllyal vagy anélkül használatos típusokat is.

Nagy LF antennák esetén a föld- vagy az óceán felszíne is elegendő ellensúlyként. A VHF és az UHF sávok esetében az ellensúly felülete jelentősen kisebb lehet. Ezekben az esetekben egy korong alakú fémfelületet, fémrácsot vagy huzal ellensúlyt használnak ellensúlyként. Az autóiparban, a tengeri és az űriparban a fémszerkezetek (autók/repülőgépek/hajók) szintén ellensúlyként szolgálhatnak.

Általános szabály, hogy a vezetőképes felületnek a rádióhullámok hullámhosszának legalább egynegyedét kell képviselnie, és ideális esetben minél nagyobb a földelősík, annál nagyobb az antenna teljesítménye.

Maximális bemeneti teljesítmény
A maximális bemeneti teljesítmény az a maximális energiamennyiség (wattban), amely egy antenna-portra vezethető anélkül, hogy megsértené azt, miközben megtartja az eredeti paramétereket.

Kábel- és csatlakozótípusok
Az antenna megfelelő működéséhez elengedhetetlen a megfelelő RF kábel típusok és csatlakozók kiválasztása. A csatlakozó mechanikus kapcsolatként szolgál az antenna és az RF rendszer között, a kábel pedig az adókat és a vevőket összekötő rádiófrekvenciás jelek átviteli vezetéke. A kábelhossz hatással van a jel minőségére és erősségére. Az antennával kompatibilis kiváló minőségű kábel és csatlakozó kiválasztása biztosítja az antenna optimális teljesítményét.

Termékvásárlás esetén fontos, hogy még az árajánlatkérés előtt helyesen határozzuk meg a csatlakozók típusát, a polaritást és a geometriát, valamint a kábel hosszát.

Nagyon örülünk, hogy érdekli az antennák témája. Olvassa el a folytatást is:

A 2J Antennas megbízható és hosszútávú partnerünk. Projekt-orientált disztribútorként nagyra értékeljük gyakorlati tapasztalataikat. Számos ügyfelünk projektjét széles portfóliójuknak és a 2J Antennas csapat szakértelmének köszönhetően sikerült megvalósítanunk.

További információkért kérem, forduljon hozzánk bizalommal az info.hu@soselectronic.com címen.

Forrás: 2J Antennas